21.19 Saber qual é a carga elementar.
Passo 1
O enunciado pede uma coisa simples: “Saber qual é a carga elementar.” Ou seja, quer o valor (numérico e unidade) da menor quantidade de carga elétrica que aparece como unidade na matéria. As informações dadas são só esse pedido — não há mais dados. Vou explicar o que isso significa e fornecer o valor exato, passo a passo, com calma.
Passo 2
O que é “carga elementar”? Vou explicar bem devagar. A carga elétrica aparece em quantidades que são múltiplos de uma unidade fundamental: a carga transportada por um próton e por um elétron (em módulo). Essa unidade fundamental chama-se carga elementar. Em palavras: é a menor quantidade de carga que a natureza usa para construir cargas maiores (em sistemas atômicos). Quando falamos do sinal, o próton tem carga positiva e o elétron tem carga negativa, mas o módulo (o tamanho) dessa carga é a mesma: a carga elementar.
Unidade no Sistema Internacional: a carga elétrica é medida em coulomb. O símbolo do coulomb é . Portanto, ao dar o valor da carga elementar, vamos expressá‑lo em coulombs, usando notação científica porque o número é muito pequeno.
Unidade no Sistema Internacional: a carga elétrica é medida em coulomb. O símbolo do coulomb é
Passo 3
Valor numérico e a questão da exatidão. Desde a redefinição do Sistema Internacional (SI) em 2019, a carga elementar recebeu um valor definido exatamente. Isso quer dizer que não é um valor com incerteza experimental aqui — é fixado pelos padrões atuais. Em notação científica o valor é:
Esse é o módulo da carga elementar; é um número exato dentro do SI moderno.
Sinal da carga: o elétron carrega carga negativa igual a menos esse módulo. Em símbolos:
Sinal da carga: o elétron carrega carga negativa igual a menos esse módulo. Em símbolos:
e o próton tem
Use isso sempre: o sinal distingue as partículas, o módulo
é a mesma unidade fundamental.
Passo 4
Um exemplo prático para fixar: quantos elétrons correspondem a uma coulomb de carga? Basta inverter
:
Ou seja, um coulomb é uma quantidade enorme de elétrons — por isso
é tão pequeno.
Passo 5
Breve comentário histórico (sem medo): antes de 2019 a melhor estimativa de
vinha de experimentos (como a gota de óleo de Millikan e medidas mais modernas) e tinha incerteza. Hoje o valor está definido e deve ser usado exatamente em cálculos e provas quando pedem a constante. Se a sua prova pedir aproximação, use o valor acima com poucos algarismos significativos conforme instrução do exercício.
Dicas para a prova (prático e amigo): memorize que começa com
e tem potência
. Se esquecer os dígitos finos, lembrar
muitas vezes é suficiente para estimativas rápidas; para questões que pedem exatidão, escreva
.
Dicas para a prova (prático e amigo): memorize que